操作系统习题

1.1 什么是计算机的操作系统?

操作系统是有效地控制和管理计算机系统资源，合理地组织计算机的工作流程， 以及方便用户的程序的集合

1.2 操作系统管理计算机系统的哪些资源?

操作系统管理和控制计算机系统中的所有软、硬件资源

1.3 为什么要引进分时系统?分时系统的主要特点是什么?

分时系统可以为每个用户提供的工作环境 是一台可以交互会话的通用虚拟计算机

1.多路性 系统将若干个用户终端通过多用户卡经由通信线路(远程或本地)连接到一 台主机上，每个用户都可以通过终端使用计算机。
2.独立性 每个用户各占一台计算机终端，彼此独立操作，互不干扰，好象自已拥有 整个计算机系统一样。
3.及时性 终端用户请求能够在很短时间间隔内获得响应。该响应时间间隔的大小由 人们所能忍耐的等待时间来确定。
4.交互性 分时系统的操作方式是联机的。交互性有力地支持了工程设计和方案论 证，显著地提高了研究、检查和调试程序的效率。由于交互作用是分时系统的重要特征， 因而分时系统也被称为交互作用系统。

1.4 说明分时系统和多终端实时系统的差别。

1.5 什么是系统功能调用。

系统调用是操作系统提供给用户的程序级的接口。用户可以在自己编写的程序中调用 操作系统的功能。

1.6 网络操作系统与分布式操作系统的区别是什么?

网络操作系统是在原来各自计算机操作系统的基础上研制开发的，用以对整个网络资 源进行统一管理和协调控制

在分布式处理系统中，计算和处理功能可以分散在构成分 布式系统的各个处理单元上，相应地，可把一个大任务划分成可以并行执行的多个子任 务，并能动态地把这些任务分配到各处理单元上去，使它们并行执行。

1.7 微型计算机与大型计算机的硬件组织有何不同特点?

1.8 试述虚拟处理机的概念。
1.9 操作系统与系统中的其它软件以及与硬件是什么关系?
1.10什么是网络操作系统，它与通常的操作系统有何不同?
1.11定义、比较下列名词，并写出其反义词。
(1)联机;(2)分时;
(3)实时;(4)交互式计算
1.12操作系统的主要作用和功能是什么?
1.13什么是多道程序设计技术，引入多道程序设计技术的起因和目的是什么?
1.14试画出三道作业的运行情况。列举多道程序系统中存在哪些并行运行情况。
1.15多道程序系统具有哪些特性，并设想一下这些特性对操作系统设计将带来什么影响?

1.16比较批处理系统、分时系统和实时系统的特点。

8.1什么是临界区?试举一个临界区的例子。临界区设计原则是什么?

把程序中对共享资源进行操 作的程序段称为临界区

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• 1.互斥
• 2.外进程不影响其他
• 3.有限时间点退出
• 4.与CPU个数，速度无关

8.2 并发进程之间的制约关系有哪两种？引起制约的原因是什么？

进程之间存在两种制约关系，即同步和互斥。
同步是由于并发进程之间需要协调完成同一个任务时引起的一种关系，为一个进程等待另一个进程向它直接发送消息或数据时的一种制约关系。
互斥是由于并发进程之间竞争系统的临界资源引起的，为一个进程等待另一个进程已经占有的必须互斥使用的资源时的一种制约关系。

8.3信号量的物理意义是什么？应如何设置其初值？并说明信号量的数据结构。

物理意义：
当信号量 s≥0 时，s 表示系统中可供使用的资源的数量；
当信号量 s<0 时，│s│表示处于等待 s 的队列中进程的数量。
设置初值：
在描述临界区的问题时，由于临界区是互斥使用的，所以，对于各个进程而言，就是
只有一个资源，因此，信号量的初值是 1。
数据结构：
用于表示资源数目的整型变量value，一个进程链表 L，用于构成等待进程队列。

8.6 何谓死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？

所谓死锁是指两个或两个以上进程处于无休止地等待永远不成立的条件的状态。

• 1.资源不足。当系统中的共享资源不足以满足多个进程运行需要时，会由于竞争资源产
  生死锁；
• 2.进程推进顺序不合理。进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，可以导致进
  程死锁

产生死锁的必要条件：

• 1．互斥条件
  指进程对资源的排它性使用，即在一段时间内某资源只能由一个进程占有。如果此时还
  有其它进程要求该资源，要求者进程只能阻塞，直至占有该资源的进程释放资源为止。
• 2．部分分配条件
  进程已经占有了至少一个资源，但又提出了新的资源要求，而该资源又已被其它进程占
  有，此时请求进程阻塞，但又对已经获得的其它资源保持不放。
• 3．不可剥夺条件
  进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。
• 4．环路等待条件

8.7在解决死锁问题的几个方法中，哪种方法最容易实现？哪种方法使资源的利用率最高？

解决/处理死锁的方法有预防死锁、避免死锁、检测和解除死锁，其中预防死锁方法最容易实现，但由于所施加的限制条件过于严格，会导致系统资源利用率和系统吞吐量降低；而检测和解除死锁方法可是系统获得较好的资源利用率和系统吞吐量。

8.8请详细说明可通过哪些途径预防死锁？

摈弃“请求和保持”条件，就是如果系统有足够资源，便一次性把进程需要的所有资源分配给它；
摈弃“不剥夺”条件，就是已经拥有资源的进程，当它提出新资源请求而不能立即满足时，必须释放它已保持的所有资源，待以后需要时再重新申请；
摈弃“环路等待”条件，就是将所有资源按类型排序标号，所有进程对资源的请求必须严格按序号递增的次序提出。

8.10顺序程序设计和共行程序设计的特点有何不同？

传统的顺序程序具有如下特征：

• 1． 顺序性：包含两个方面的含义，一条指令的执行一定在前一指令执行结束之后才能
  开始；一条指令的执行以它前一指令执行的结果为前提。
• 2． 封闭性：程序运行的环境只能被程序本身修改，不能受任何外在因素影响。所谓程
  序的运行环境包括寄存器、内存数据、各种堆栈等。
• 3． 确定性：程序的运行结果与运行速度无关。只要采用同样的初始值，无论程序一气
  哈成地执行，还是断断续续的执行，都能得到相同的运行结果。
• 4．可再现性：只要给出同样的数据输入，无论什么时刻执行该程序均会得到同样的运
  行结果。

8.11 什么叫与时间有关的错误？表现在哪些方面？举例说明

在操作系统中引入进程、线程的概念后，虽然能够改善系统资源利用率，提高系统效
率，但是由于进程、线程等对资源的竞争与共享等因素，给系统运行造成混乱，我们称之为
与时间有关的错误。
主要表现在对共享资源的使用上。多个进程对共享区域的读写会导致其他进程的读取错误。